الطاقة الحرارية الأرضية لقد أصبحت واحدة من البدائل الأكثر جاذبية في عالم الطاقة المتجددة، ولكنها لا تزال غير معروفة إلى حد كبير بالنسبة للعديد من الأسر في إسبانيا ومعظم أنحاء العالم. إمكانية استغلال الحرارة تحت أقدامنا لتدفئة المنازل، أو إنتاج الماء الساخن، أو حتى تبريد المنازل في الصيف، يثير المزيد والمزيد من الاهتمام لأولئك الذين يسعون إلى تقليل فاتورة الطاقة الخاصة بهم والمساهمة في استدامة الكوكب.
ومع ذلك، ليس كل ما يتعلق بالطاقة الحرارية الأرضية مثاليًا أو قابلًا للتطبيق عالميًا.. وعلى الرغم من مزاياها الملحوظة وإمكانية تحقيق وفورات، هناك جوانب تقنية واقتصادية وجغرافية لا بد من تقييمها. قبل تثبيت نظام الطاقة الحرارية الأرضية في المنزل. هل يستحق الأمر حقًا الاستثمار في هذه التكنولوجيا؟ ما هي إيجابياتها وسلبياتها الحقيقية للاستخدام المنزلي؟ فيما يلي، نشرح بالتفصيل كيفية عملها، وما هي الأنواع الموجودة، ومتطلباتها، والأهم من ذلك، نقاط قوتها وضعفها، حتى تتمكن من تقييم ما إذا كانت الطاقة المتجددة المثالية لمنزلك.
ما هي الطاقة الحرارية الأرضية وكيف تعمل؟
تستغل الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة المخزنة في باطن الأرض. لتطبيقات منزلية وصناعية مختلفة. يتم توليد هذه الحرارة عن طريق التدرج الحراري للكوكب: حيث ترتفع درجة الحرارة ما بين 2 إلى 4 درجات مئوية لكل 100 متر من العمق، بسبب الحرارة التي تتدفق من النواة إلى قشرة الأرض.
في المنازل والمباني، الطريقة الأكثر شيوعًا للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية هي تركيب مبادلات حرارية تحت الأرض (إما أفقيًا أو رأسيًا أو في مجموعات المياه الجوفية) و مضخة الحرارة الجوفية الذي يقوم بتبادل درجة الحرارة بين المنزل والتربة. وهذا يسمح بالتدفئة الفعالة والنظيفة في الشتاء، والتبريد في الصيف، والمياه الساخنة المنزلية (DHW). يعمل النظام في دائرة مغلقة، تجنب التلوث واستخدام الحد الأدنى من المدخلات الكهربائية لتدوير سائل نقل الحرارة.
أحد المعالم البارزة في الطاقة الحرارية الأرضية المنزلية هو أن درجة حرارة التربة السطحية أكثر استقرارًا من الهواء الخارجي، مما يجعل مضخة الحرارة الحرارية الأرضية النظام الأكثر كفاءة المتاحة حاليًا لتدفئة المنازل، وهي حلول أعلى بكثير من الحلول التقليدية مثل الغاز أو الديزل أو الطاقة الحرارية الجوية.
التطبيقات الرئيسية للطاقة الحرارية الأرضية في المنزل
الاستخدام المنزلي للطاقة الحرارية الأرضية لا يقتصر الأمر على التدفئة فقط. هذه هي التطبيقات الأكثر شيوعا في المنازل:
- التدفئة:استفيد من الحرارة من باطن الأرض لتدفئة المنزل في الشتاء، مع ضمان بيئة مريحة و مستمرة طوال اليوم.
- تبريد:في الصيف، يمكن للنظام عكس الدورة عن طريق نقل الحرارة من داخل المنزل إلى التربة الباردة، ويعمل كمكيف هواء مع الحد الأدنى للنفقات.
- المياه الساخنة المنزلية (ACS): يستخدم الطاقة المستخرجة من الأرض لتسخين المياه المنزلية في مستدامة واقتصادية.
- تدفئة المسبح:من الممكن الحفاظ على درجة حرارة المسبح مريحة لعدة أشهر أخرى من العام، باستخدام نفس النظام الحراري الأرضي.
- البرد السلبي:في العديد من المناطق، يسمح النظام تبريد المنزل من دون استهلاك كبير للكهرباء، وذلك ببساطة من خلال الاستفادة من الفرق في درجات الحرارة بين باطن الأرض والبيئة.
أنواع تركيبات الطاقة الحرارية الأرضية ومتطلبات المنازل
هناك عدة طرق لالتقاط الحرارة من باطن الأرض للاستخدام السكني:
- التقاط أفقي:يتم تركيب المجمعات على عمق ضحل ولكنها تشغل مساحة كبيرة من الأرض. يكون أكثر اقتصاداعلى الرغم من أنها تتطلب مساحة خارجية كبيرة، مما يجعلها مثالية للمنازل العائلية ذات الحدائق.
- التقاط عمودي:ويتمثل في عمل بئر أو عدة آبار عميقة (بين 30 و150 متر) تحت المنزل أو قطعة الأرض. إنه الخيار الأكثر استخدامًا عندما تكون الأراضي المتاحة محدودة.، على الرغم من أن تكلفة الحفر أعلى.
- جمع المياه الجوفية:لا يمكن تطبيق ذلك إلا في حالة وجود تدفق مستمر للمياه الجوفية، والاستفادة من حرارة تدفق المياه الجوفية نفسها.
لتثبيت نظام الطاقة الحرارية الأرضية في المنزل، من الضروري أن يكون لديك مساحة كافية للتجميع (أفقيًا أو رأسيًا)، منزل معزول جيدًا، ويفضل أنظمة انبعاث الحرارة/البرودة. درجة حرارة منخفضة، مثل التدفئة تحت الأرضية أو ملفات المروحة.
مزايا الطاقة الحرارية الأرضية للمنزل
ال مزايا الطاقة الحرارية الأرضية إنها كثيرة وتجعلها واحدة من أكثر أنظمة الطاقة تنافسية اليوم. ومن بين أهمها:
المدخرات المالية طويلة الأجل
يمكن أن يكون استهلاك الطاقة لمضخات الحرارة الحرارية الأرضية أقل بنسبة تصل إلى 70-80% إلى أنظمة التدفئة والتبريد التقليدية. وهذا يترجم إلى فاتورة أقل لتدفئة المنزل وتسخين المياه، خاصة في المنازل الكبيرة أو في المناخات الباردة.
La استهلاك الاستثمار الأوليمتوسط مدة الاسترداد، والذي يعتمد على عوامل متعددة مثل المنطقة المناخية والاستخدام وحجم المنزل، يتراوح عادة بين 5 و10 سنوات، وحتى أقل إذا تم استخدام المساعدات العامة والتخفيضات الضريبية. يمكنك معرفة المزيد عن الاختلافات بين الطاقات المتجددة في الطاقة الحرارية الجوية مقابل الطاقة الحرارية الأرضية.
تكلفة صيانة منخفضة
نظرًا لأنها لا تستخدم الوقود ولا تتطلب عناصر احتراق أو وحدات خارجية، تعتبر صيانة المنشآت الحرارية الأرضية ضئيلة. إنها أنظمة قوية ذات أجزاء متحركة قليلة وسهلة الصيانة، مما يقلل من تكلفتها السنوية مقارنة بالغلايات التقليدية أو مكيفات الهواء.
عمر طويل للنظام
يمكن أن تدوم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الحرارية الأرضية بين 15 و 50 سنة، اعتمادًا على مكوناته. يتم ضمان المضخات الحرارية عادة لمدة تصل إلى 10 سنوات، وتتطلب المجمعات الموجودة تحت الأرض القليل من الصيانة أو لا تتطلب أي صيانة على الإطلاق، مما يضمن استثمارًا طويل الأمد وموثوقًا به لعقود من الزمن.
الحرارة والبرودة بنفس المعدات
يسمح تركيب الطاقة الحرارية الأرضية واحد توليد التدفئة في الشتاء والتبريد في الصيف. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه تسخين المسبح وإنتاج الماء الساخن في نفس الوقت، تبسيط النظام المنزلي والقضاء على التكرار.
التبريد السلبي المجاني
في المناطق التي تكون فيها درجة حرارة باطن الأرض أقل من 15 درجة مئوية، من الممكن الحصول على التبريد في الصيف. بدون استهلاك كهرباء إضافي، مع الاستفادة فقط من الفارق الحراري بين الأرض والبيئة، مما يؤدي إلى تحقيق وفورات كبيرة.
لا يغير من الجمالية ولا يسبب ضوضاء
كونه نظامًا مدفونًا، لا يتطلب وحدات مرئية مثل الألواح الشمسية أو الوحدات الخارجية. وهذا يحافظ على جمالية المنزل ويمنع الاضطرابات الصوتية، حيث يتم إخفاء جميع المعدات.
مصدر طاقة متجدد ودائم ولا ينضب
الطاقة الحرارية الأرضية هي نظيفة ومستدامة ومتوفرة على مدار العام. لا يعتمد على المناخ، وإذا تم تركيبه بأبعاد جيدة، بالتأكيد لن تنفد طاقتك لتكييف منزلك.
الحد من الانبعاثات والتلوث
لا ينتج عن تشغيله غازات ملوثة، ويزيل خطر الاحتراق و انبعاثات CO2 يمكن أن يكون صفرًا عمليًا إذا تم الاحتفاظ به في دائرة مغلقة، مما يساعد على تقليل البصمة الكربونية والتخفيف من تغير المناخ.
الحوافز والمكافآت العامة
المؤسسات تقدم المساعدات والإعانات والمزايا الضريبية لتشجيع تثبيته. يغطي البعض ما يصل إلى 50% من التكلفة ويقدم تخفيضات ضريبية مثل ضريبة الأملاك أو مزايا في ضريبة الدخل الشخصي، تقليل وقت العودة من الاستثمار. تعرف على الإمكانيات المتاحة في مجتمعك على كاستيلا لا مانشا.
إمكانية التكامل مع الطاقة الكهروضوئية
يمكن أن يكون الاستهلاك الكهربائي للمضخة يتم تغطيتها بمنشآت الطاقة الشمسية، تحقيق قدر أكبر من الاكتفاء الذاتي في مجال الطاقة. وتسمح اللائحة أيضًا بتصريف الفوائض في الشبكة الكهربائية والحصول على تعويضات مالية. تنتج كوستاريكا ما يقرب من 100% من طاقتها من مصادر متجددة..
لا يشكل مخاطر صحية مثل الليجيونيلا
من خلال القضاء على أنظمة برج التكثيف، يتم تقليل خطر الإصابة بداء الفيلقيات وغيرها من المشاكل الصحية المرتبطة بأنظمة تكييف الهواء التقليدية، مما يوفر قدرًا أكبر من الأمان للعائلات.
عيوب وقيود الطاقة الحرارية الأرضية المنزلية
وعلى الرغم من فوائدها العديدة، هناك عيوب من المهم أن نضعها في الاعتبار قبل اتخاذ القرار بشأن هذه التكنولوجيا:
التكلفة الأولية العالية
الاستثمار المطلوب للتثبيت عادة ما يكون أكبر بكثير من نظام الغاز أو الكهرباء التقليدي. وتمثل تقنية الحفر والمضخات المتقدمة تكلفة كبيرة، على الرغم من تعويضها من خلال المدخرات المستقبلية والمساعدات المتاحة.
الاعتماد على الأرض والمساحة المتاحة
وخاصة في البيئات الحضرية أو المنازل التي لا تحتوي على حديقة، قد يكون من الصعب تركيب مداخل أفقية. يتطلب الخيار الرأسي الحفر العميق، والذي قد يكون مكلفًا ومعقدًا في بعض التضاريس.
عملية معقدة وأعمال مطولة
تنفيذه إنه ليس سريعًا ولا سهلاً. ويتطلب الأمر دراسات وتصاريح وحفر وتنفيذ متخصص، مما يجعل أوقات التنفيذ أطول مقارنة بالأنظمة التقليدية.
الاعتماد على أنظمة درجات الحرارة المنخفضة
لتحقيق أقصى قدر من الأداء، يوصى باستخدام أجهزة باعثة للحرارة المنخفضة مثل التدفئة الأرضية أو ملفات المروحة. إذا كان منزلك يحتوي على مشعات تقليدية، فقد تحتاج إلى ترقيتها للاستفادة من تقنية الطاقة الحرارية الأرضية.
الاختلافات الجغرافية والتكاليف المرتبطة بها
تختلف إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية حسب المنطقة ونوع التضاريس. وفي بعض الحالات، قد تؤدي تكاليف الحفر أو الافتقار إلى الموارد الكافية إلى جعل هذه الأنظمة غير قابلة للتطبيق أو باهظة التكلفة.
المخاطر البيئية ضئيلة ولكنها موجودة
يمكن أن يؤدي الحفر إلى إطلاق الغازات بكميات صغيرة أو التأثير على المياه الجوفية إذا لم يتم بشكل صحيح. ويمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى التلوث الحراري أو الهبوط في المنشآت واسعة النطاق، على الرغم من أن هذه المخاطر ضئيلة في الاستخدام المنزلي.
الاستدامة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح
يمكن أن يحدث استنزاف الاحتياطيات إذا لم يتم تجديد السوائل بشكل صحيح. إن الإدارة السليمة وإشراك الشركات المتخصصة أمران ضروريان لمنع الأضرار البيئية.
الحد من الطاقة في الموقع
لا يمكن نقل الطاقة الحرارية الأرضية لمسافات طويلة، وبالتالي يقتصر استخدامها على المستوى المحلي، في موقع الحفر أو التجميع.
الآفاق والاتجاهات المستقبلية في مجال الطاقة الحرارية الأرضية المحلية
إن نمو التكنولوجيا والوعي البيئي المتزايد يساعدان على تطوير الطاقة الحرارية الأرضية في المنازل والمباني. لقد استخدمتها دول مثل فرنسا وألمانيا والنمسا لعقود من الزمن، وفي إسبانيا لا تزال تمثل نسبة صغيرة من مصادر الطاقة المتجددة، ولكن إن إمكانية التوسع كبيرة.
تحسينات في الحفر العميق وسوف يؤدي الوصول إلى الموارد الأكثر دفئًا إلى تقليل التأثير البصري وتحسين الموارد والاستفادة من الرواسب التي كان من المستحيل الوصول إليها في السابق. إن المساعدات العامة وانخفاض التكاليف بسبب اقتصاديات الحجم سوف يجعل من الأسهل على المزيد من المستخدمين الوصول إلى الخدمات.
يعد دمج نظام الطاقة الحرارية الأرضية في منزلك قرارًا موثوقًا به ومسؤولًا ومستدامًا لأولئك الذين لديهم الأرض والاستثمار اللازم. ويساهم التكامل مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، مثل الطاقة الكهروضوئية، في تعزيز الاكتفاء الذاتي وتقليل الاعتماد على شركات الطاقة الكبرى وسوق الطاقة.
يتضمن اختيار الطاقة الحرارية الأرضية ما يلي: إعطاء الأولوية للرفاهية والادخار والاستدامة من أجل عائلتك وكوكب الأرض. إن الحفاظ على درجة حرارة مناسبة على مدار العام، بتكلفة منخفضة للغاية وبأقل قدر من التأثير البيئي، أصبح في متناول الجميع أكثر من أي وقت مضى إذا قمت بتثقيف نفسك وطلب المشورة المهنية قبل اتخاذ هذه الخطوة.
